无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用研究

无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用研究

王鹏

中地海外水务有限公司 浙江杭州 310051

摘要：在科技发展推动下，无人机航测技术取得了明显进步，广泛应用于城市规划、环境勘查、国土调查等各类工程测量业务，并取得了良好的技术成效，既弥补了传统测量技术的不足，又推动了工程测量技术革新。从技术优势上分析，无人机航测兼顾工程测量高精度与灵活高效的需要，可胜任多种工程测量任务，借助于无人机航测技术的优势，整体测量工作质量有显著提升。然而，结合工程测量实践来看，无人机航测亦有弊端存在，尤其是在平稳性控制及续航里程上，需对无人机航测作进一步改进，实现更高的工程测量价值。本文主要分析无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用研究。

关键词：倾斜摄影三维建模道路测量精度;无人机倾斜摄影测量技术;工程测量

引言

2021年国家发布了十四五规划及2035年远景目标纲要，将数字化建设作为推动经济社会发展重要的战略手段。由于传统人工测绘生产方式产生的成果形式相对单一，难以满足数字化应用的广泛需求，为迎接数字时代，提高测绘产品内在价值，采用无人机倾斜摄影测量方式可以获取更多类型的测绘成果，在数字化成果应用方面具有较好的前景。与传统的人工测量相比，无人机倾斜摄影测量具有野外采集效率高、运营成本低、操作灵活等优点。以道路工程勘察项目为例，无人机的倾斜摄影测量技术用于修复道路的地形，同时收集了垂直和剖面高度的数据。根据被动测量的恶劣结果和测量无人机倾斜的结果，计算了无人机倾斜的摄影测量结果的准确性，为类似项目的实施提供参考数据。

1、无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术包括在一个飞行平台上安装五个客观摄像机或单客观摄像机，从下、前、后、左、右五个方向采集图像，并从图像照片中汇集POS数据，通过有效的数据采集和专业的数据处理软件建立倾斜的3D模型。斜面3D模型允许用户从多个角度观察，更逼真地再现地面上物体的实际场景，并弥补传统拼写照片图和3D空间属性DLG线条图中的缺陷。通过应用辅助软件，可以基于图像直接测量高度、长度、面积和角度，并可以实时获取多维数据。无人机倾斜摄影测量技术主要包括数据采集(图像获取、图像控制点测量)、空中三角测量、多视图图像密度点匹配、数字表面模型数据生成、纹理拟合、真实场景三维建模、三维制图栋其中最重要的阶段是用航空三角法计算摄影方向的外部要素。在此基础上，用多视图图像密度匹配算法得到点云，并对纹理进行拟合以建立三维模型。

2、无人机摄影测量技术的特征

无人机进行摄影测量的技术具有较强的时效性，付出的成本相对来说较少。将以往的测量技术与无人机航空测量技术比对能够发现，合理使用新兴技术可以在保障质量的前提下，有效缩短测量作业所耗时间，并获取更加精准的地理相关信息，所投入的成本明显减少，测量的空间范围更加广阔。

无人机进行摄影测量的技术具有较强的机动性。在应用无人机进行摄影测量的过程中，主要作业范围是低空区域，因此测量区域的环境、气候等因素对其影响不大。此外，进行无人机操作只要求场地较为平整、路面无杂物即可，因此无人机摄影测量技术对场地层面的要求也不会过多。同时，无人机操作技术较为简单，携带也非常方便，无人机在日常生活中的测量范围大多可达10~100km2。因此，无人机对航空照片的大地测量技术逐渐被人们采用，并广泛应用于地形光刻测量。

无人机摄影测量技术具有较强的安全性以及较高的灵活度。随着科技的发展，无人机技术也在不断地完善，弥补了过往应用载人机器时存在的不足。例如,无论是进行起飞还是进行降落操作，都不需要提供特殊场地。因此，在应用无人机对区域进行航空摄影与测量的过程中，可以极大地提高测量所具有的自由度。当面对复杂地形时，采取无人机测量技术能够有效保障测绘工作者的人身安全，尽可能避免出现伤亡的状况，在这些复杂地形使用无人机摄影测量技术，也能提升无人机的使用效率。

3、无人机遥感技术在测绘工程测量中的具体应用

3.1测绘影像资料获取

在测绘测量工程中采用无人机遥感技术进行绘测测量工作，首先要针对目标测量区域开展相关的调查研究，科学设计无人机飞行路线，与试飞相应设备的平台相结合，从而进行科学的选择。无人机遥感技术与其他遥感影像技术相比有很大的不同，在这项技术中，无人机在飞行过程中会有很小的飞行幅度，而且具有大偏角的特点，所以通过该项技术能够对测量目标进行多角度拍摄，便于获得详细的三维影像数据。为了保证测量效果，必须确保数码相机具有高质量的拍摄效果。

3.2测绘数据处理

由于无人机体积小，安装的数码相机设备无法规范地排列，以至无人机拍摄的照片存在一定的图形叠加情况，特别是无人机飞行过程中的转角或俯冲拍摄阶段，由于角度偏差问题，极易导致图像叠加问题，造成拍摄图像效果不佳，出现变形和重叠现象。安装于无人机上的数码相机设备均以自动变焦，为了确保拍摄效果，实际应用中应合理调整其变焦参数，提升相机拍摄效果以获得更清晰和全面的图像数据。

3.3突发事件应急处理

面对滑坡、泥石流、地震等突发事件，常规的测量手段无法正常开展，且方法过于陈旧，测量周期过长，难以实现对测量目标的动态化监测。如山区出现地震、滑坡、泥石流灾害后，恶劣的环境对地面测量工作造成极大影响。同时，在一些恶劣天气条件下，航空遥感以及卫星遥感测量也会受到很大限制，无法及时获取灾区的具体影像，更不能达到动态监测测量的目标。使用无人机进行地球遥感解决了问题。该技术可以更好地应对紧急情况，探索灾区进行动态监测，详细测量灾区情况，获得准确的测量数据，为应急管理提供重要参考数据。

3.4无人机遥感技术在复杂地区的应用

在开展工程测量工作中，以往都会采用航摄技术，而如果测量区域的视野较为开阔，环境条件良好，那么航空摄影技术就能够展现出良好的测量效果，但是假如测量目标区域的地理环境较差，同时工程测量的具体要求也比较高，比如受到山体、丛林以及云层等影响，就很难发挥出航空摄影测绘技术的测量效果，进而对工程测量带来巨大的难度。所以，在这样的作业环境下，必须选择更为先进的工程测量手段，而无人机遥感技术能够良好地解决这一困境，可以不受地理条件的影响进行测量作业。针对复杂地区的工程测量作业，通过无人机遥感技术的运用能够大大提高测量效率和结果的准确性。

结束语

无人机倾斜摄影测量的许多特点都是通过手工测绘来识别的。结果表明，如果无人机的飞行高度为80-100米，那么图像控制点之间的距离小于150米，地面分辨率小于1.5厘米，那么城市道路的平面和高度精度可以通过无人机的倾斜摄影测量获得。无人机倾斜摄影测量误差除无人机飞控平台、镜头及作业中的航高、重叠率等影响外，在三维测图进行DLG线划图生产时，不同技术人员在数据采编过程中对点、线、面的捕捉经验不同对生产的线划图精度影响较为明显，随着无人机倾斜摄影测量相关软、硬件产品技术水平的提升，技术人员的经验水平成为DLG成果精度的主导因素。

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